máy khoan cần, cấu tạo, nguyên lí hoạt động,Cấu tạo và nguyên lý máy khoan cần THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN LOGIC VÀ MẠCH ĐỘNG LỰC Định nghĩa về Grafcet. Grafcet là từ viết tắt của tiếng Pháp “Graphe fonctionnel de commande e’tape Transition” (chuỗi các chức năng điều khiển giai đoạn – chuyển tiếp) TÍNH TOÁN VÀ LỰA CHỌN CÁC KHÍ CỤ ĐIỆN Tính toán các thông số : Thông số động cơ : Động cơ sử dụng loại không đồng bộ 3 pha roto lồng xóc Pđm = 7,5kW, Uđm = 380V, nđm = 1500vp, cosφ= 0.85, ηđm = 0.88(hiệu suất định mức)
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA ĐIỆN ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐIỀU KHIỂN LOGIC VÀ TRANG BỊ ĐIỆN ĐỀ TÀI: Thiết kế mạch phương pháp Grafcet cho công nghệ máy khoan cần Giảng viên hướng dẫn : Dương Anh Tuấn Nhóm: Lớp: Tự động hóa Khóa: 10 Lời nói đầu -Ngày với phát triển khơng ngừng của nền khoa học kỹ thuật tạo thành tựu to lớn, ngành tự động hóa góp phần khơng nhỏ vào thành cơng Một vấn đề quan trọng các dây truyền tự động hoá sản xuất hiện đại là việc điều chỉnh tốc độ động Từ trước đến nay, động chiều là loại động sử dụng rộng rãi kể hệ thống yêu cầu cao Vì vậy nhóm em giao đề tài đồ án là: “Thiết kế mạch phương pháp Grafcet cho công nghệ máy khoan cần” -Nội dung đề tài chia làm chương: Chương Tổng quan máy khoan cần Chương Thiết kế mạch điều khiên Logic mạch động lực Chương Tính toán và lựa chọn thiết bị Chương Tổng hợp hiệu chỉnh hệ thống điều khiển trang bị điện Trong quá trình làm đồ án, em nhận hướng dẫn, bảo tận tình và cung cấp tài liệu cần thiết của thầy giáo Dương Anh Tuấn Em xin gửi tới thầy lời cảm ơn chân thành Tuy nhiên, thời gian và giới hạn của đồ án với phạm vi nghiên cứu tài liệu với kinh nghiệm và kiến thức hạn chế nên đờ án này khơng tránh khỏi thiếu sót mong đóng góp ý kiến của thầy để đờ án của nhóm em hoàn thiện Chúng em xin chân thành cảm ơn! MỤC LỤC CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN MÁY KHOAN CẦN I Cấu tạo nguyên lý mày khoan cần: II Phân loại máy khoan cần : III Ứng dụng mày khoan cần: CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN LOGIC VÀ MẠCH ĐỘNG LỰC I Giới thiệu phương pháp thiết kế: II Thiết kế sơ đồ công nghệ: III Mạch động lực và điều khiển : CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN VÀ LỰA TRỌN THIẾT BỊ I.Tính tốn thơng sớ: II.Một số thiết bị khí cụ điện hệ thớng: III Lập bảng địa vào và sơ đồ đấu dây : CHƯƠNG 4: TỔNG HỢP VÀ HIỆU CHỈNH HỆ THỐNG ĐIỂU KHIỂN VÀ TRANG BỊ ĐIỆN I Các chức của phần tử sơ đồ: CHƯƠNG I : TỔNG QUAN MÁY KHOAN CẦN I Cấu tạo nguyên lý máy khoan cần: Máy khoan cần : Có cấu tạo tương tự máy khoan bàn, khác máy khoan cần có thêm trục nằm ngang để có thể mang động và trục di chủn linh động thay vì có thể chuyển động tinh tiến lên xuống máy khoan bàn Máy khoan cần Z3032x10/1 Với số máy khoan cần tích hợp thêm diều khiển sớ, khẳ gia cơng linh hoạt xác cao, có thể điều chỉnh tớc độ trục chính, tớc độ vận hành, chiều sau khoan taro Có thể lắp thêm bàn xoay để gia công sản phẩm liên tục giúp tăng suất Máy khoan cần gọi là máy khoan đứng thường có cơng suất lớn 2-5HP, đầu khoan di chuyển theo phương ngang cánh tay đòn để khoan lỗ chi tiết lớn nhỏ khác có khoảng cách từ tâm lỗ đến trụ máy lớn Máy khoan cần có nhiều loại: máy khoan cần thơng thường, máy khoan cần thủy lực, máy khoan cần CNC với các thương hiệu nởi tiếng, có mặt nhiều năm Việt Nam: máy khoan cần Morgon, máy khoan cần Tone Fan, máy khoan cần Full Mark Máy khoan thiết bị với đầu mũi khoan dùng để khoan lỗ bề mặt vật liệu khác Thường dùng cho nghề mộc và kim khí Đi mũi khoan cặp vào đầu máy khoan, và ấn vào mục tiêu xoay tròn Đầu mũi khoan thực hiện việc cắt vật liệu lát mỏng II Phân loại máy khoan cần Có nhiều phân loại máy khoan, tùy theo công dụng, cấu tạo, người ta chia sớ loại khoan sau · Máy khoan cầm tay · Máy khoan bàn · Máy khoan cần · Máy khoan đứng · Máy khoan lỗ sâu (nòng súng) · Máy khoan nhiều đầu · Một số máy đa chức năng: (khoan phay) Chia theo nguồn động lực người chia · Máy khoan khí nén · Máy khoan thủy lực · Máy khoan điện III Ứng dụng máy khoan cần - Máy khoan bàn: là định nghĩa dùng để dòng máy khoan cơng nghiệp có thiết kế dạng trụ đứng, với cấu trúc và đặc điểm như: Được trang bị động vận hành motor sử dụng điện gắn đỉnh đầu của trụ đứng, thân trụ có kết cấu vật liệu sắt, thép hợp kim nun nấu thành khới tròn si mạ bóng, chân đế sắt có dạng hình vng hình chữ nhật giúp giữ máy có thể đứng thẳng bề mặt phẳng Máy taro tự động kiểu vít me T-140 -Nó gọi máy khoan bàn, thiết kế của trang bị bàn nâng đỡ vật liệu nằm gần chân đế của máy Tuy nhiên sớ dòng máy khoan bàn có bàn làm việc mặt của chân đế Bàn nâng đỡ của máy khoan bàn gọi thuật ngữ ngành bàn làm việc, thường có thiết kế đa dạng tùy vào model, điển hình tờn dạng hình tròn, hình vng hình chữ nhật, có kết cấu thường chế tạo sắt đúc hợp kim hỗn hợp -Máy khoan bàn có chức là chuyên dùng để khoan lỗ vật liệu như: Sắt, Thép, Nhôm vật liệu hỗn hợp khác Ngồi sớ model dòng máy khoan bàn khác có khả taro cắt, chia làm nhiều trường phái như: máy khoan bàn tự động, máy khoan bàn bán tự động Với nhứng ưu điểm lớn như: + Ăn phôi tự động, công nhân không cần phải dùng tay để kéo mũi khoan, bước tiến ăn phơi đều và xác + Cho phép thiết lập trước độ sâu cần khoan thơng qua ngưỡng hành trình + Động lờng sóc, truyền động thông qua Puley hộp số + Một cơng nhân có thể đứng nhiều máy giúp tiết kiệm nhân cơng Chính vậy mà máy khoan bàn dược ưa chuộng công ty sản xuất hàng khới, sớ lượng lớn - Máy khoan cần : Có cấu tạo tương tự máy khoan bàn, khác máy khoan cần có thêm trục nằm ngang để có thể mang động và trục di chủn linh động thay có thể chủn động tinh tiến lên xuống máy khoan bàn Máy khoan cần Z3032x10/1 -Với số máy khoan cần tích hợp thêm diều khiển sớ, khẳ gia cơng linh hoạt xác cao, có thể điều chỉnh tớc độ trục chính, tớc độ vận hành, chiều sau khoan taro Có thể lắp thêm bàn xoay để gia công sản phẩm liên tục giúp tăng suất - Máy khoan đứng :được dùng để gia công lỗ thông không thông, gia công ren hay taro… Ngày nay, máy khoan đứng không ngừng cải tiến để phù hợp với tiến khoa học kỹ thuật Thông thường loại máy khoan đứng có chức là khoan và taro, hộp sớ có chức taro khơng kèm theo máy mà nhà sản xuất sản xuất nếu có yêu cầu của khách hàng Máy khoan đứng Z5030A Máy khoan đưng vạn ngoài việc gia cơng bề mặt tròn xoay, cơng nghệ của gia cơng chi tiết dạng lỗ Ngoài ra, dùng để khoét, doa, cắt ren taro gia công bề mặt có tiết diện nhỏ, thẳng góc hay chiều với trục mũi khoan - Máy khoan lỗ sâu (nòng súng) - Máy khoan lỗ sâu (Gundrill) người Châu Âu chế 200 năm trước chuyên trị khoan nòng súng - Hiện Gundrill đựoc dùng nhiều ngành chứ không dùng riêng để khoan nòng súng Nhưng người ta dùng chữ Gundrill để loại máy chuyên trị khoan sâu -Gundrill để khoan lở sâu, khơng riêng sản phẩm hình trụ , mà họ có thể khoan lở sâu dạng khối Máy khoan lỗ sâu nhiều trục GD-4S-1000 -Với ưu điểm của dạng khoan khoan lỗ lớn, dài -Khi khoan phần phôi thải chạy vào ruột mũi khoan nên bề mặt sản phẩm khoan bóng láng, khơng bị sướt khoan thường -Đới với lỗ khoan có đường kính từ 10 đến 30mm thì người ta có thể khoan kỹ thuật GUN DRILL - Máy khoan nhiều đầu: loại máy khoan cho phép khoan, taro hay vát mép nhiều mũi lúc, sử dụng loại máy giúp thu ngắn thời gian gia công, nâng cao suất làm việc Máy khoan nhiều đầu Z5625.4C -Khi cần gia cơng nhiều lỗ có kích thước nhỏ vị trí gần chi tiết, phương pháp truyền thống gia công lỗ một, phương pháp tốt nhiều thời gian cơng sức mà làm gia tăng chi phí sản xuất Để khắc phục khuyết điểm trên, nhà sản xuất máy khoan cho đời nhiều loại đầu khoan có thể gắn lúc nhiều mũi để kết hợp với loại máy khoan thông thường tạo thành máy khoan nhiều đầu -Như vậy máy khoan nhiều đầu bao gồm máy khoan bàn thông thường gắn thêm loại đầu khoan có nhiều trục để có thể khoan đờng thời nhiều mũi lúc -Đầu khoan nhiều mũi có thể gắn lúc nhiều mũi khoan mũi taro có loại để bạn lựa chọn: -Đầu khoan nhiều mũi cố định: Các mũi khoan khơng thể thay đởi vị trí mà cớ định lại xác theo tọa độ mà khách hàng yêu cầu, loại đầu này có ưu điểm giá rẻ, bền và xác đầu di chuyển, thường lựa chọn cho việc gia công hàng loạt, gia công kiểu chi tiết với số lượng nhiều mà không thay đổi thiết kế + Mạch hội tụ “hoặc”: S+i+3=ai.Si+ai+1.Si+1+ai+2.Si+2 S-i=S-i+1=S-i+2=S-i+3 +Mạch phân kỳ “hoặc” S-i+1=Si+Si+1+Si+2 S+i=ai.Si-1 S+i+1=ai+1.Si-1 S+i+2=ai+2.Si-1 Thiết kế sơ đồ công nghệ II Graftcet g S0: Trạng thái khởi đầu m S1: Trạng thái xuống a1 S2: Trạng thái lên b1 b0 S3: Trạng thái sang phải a0 S4: Trạng thái sang trái a0 Từ sơ đờ Grafcet ta có thể viết biểu thức cho trạng thái: S+2 = a1.S1 S-2 = S3 + S4 +d S+0 = g + a0.S4 S-0 = S1 + d S+3 = b0.S2 S-3 = S1 + d S+1 = m.S0 + a0.S3 S-1 = S2 + d S+4 = b1.S2 S-4 = S0 +d Ta đưa thêm tín hiệu xóa d vào cửa S-i để dừng hệ thống bất kể lúc Vẽ mạch điều khiển relay : +12V +12V RT RX a1 g S0 + m - b0 S2 S1 +12V RL RP b1 S3 S4 + + + + - - - - a0 S2 S1 S4 S4 S3 d +12V III Mạch động lực điều khiển Mạch động lực Mạch điều khiển CHƯƠNG III : TÍNH TỐN VÀ LỰA CHỌN CÁC KHÍ CỤ ĐIỆN I Tính tốn thơng số : Thơng sớ động : Động sử dụng loại không đồng pha roto lờng xóc Pđm = 7,5kW, Uđm = 380V, nđm = 1500v/p, cos𝜑= 0.85, ηđm = 0.88(hiệu suất định mức) Tính tốn lựa chọn thiết bị a: Tính chọn động cho hệ truyền động: Theo đề bài, có: 𝑃đ𝑚 = 7,5 kW -Đới với động cơ, cơng suất định mức ghi thẻ máy công suất ghi trục của động Mối liên hệ giữ công suất định mức công suất đầu vào của động liên hệ với qua biểu thức: 𝑃đ𝑚 = 𝑃đặ𝑡 ∗ ƞđ𝑐 𝑃đặ𝑡 : Công suất đặt của động với ƞđ𝑐 : Hiệu suất của động Có ƞđ𝑐 = 0.88 Vậy cơng suất đầu vào của động là: 𝐼𝑡𝑡 = 𝑃đặ𝑡 √3∗𝑈∗𝑐𝑜𝑠∝ = 𝑃đặ𝑡 = 8520 1,73∗380∗0,85 𝑃đ𝑚 ƞđ𝑐 = 7,5 0.88 = 15,3(𝐴) Từ ta chọn động không đờng pha Roto lờng sóc: + 𝑈đ𝑚 = 380𝑉 + P = 10 kW =8,52 (kW) + I = 20 A b: Chọn lựa phần tử đóng cắt hệ thống: -Aptomat có nhiệm vụ đóng/cắt ng̀n điện cho hệ thống và tác động nhanh cắt thiết bị khỏi lưới điện gặp cố ngắn mạch Lựa chọn Aptomat phải cứ vào đặc tính làm việc của phụ tải và Aptomat không phép cắt có tải ngắn hạn (thường xảy điều khiện làm việc bình thường dòng điện khởi động, dòng điện đỉnh phụ tải cơng nghệ) u cầu chung là dòng điện định mức của Aptomat bảo vệ khơng bé dòng điện tính tốn của mạch: 𝐼𝑎𝑝 ≥ 𝐼𝑡𝑡 Từ : 𝐼𝑡𝑡 = 15,3 (𝐴) Lấy: hệ sớ khởi động = 1,4 Ta có : 𝐼𝑎𝑝 = 15,3 ∗ 1,4 = 21,35 (𝐴) Ta chọn loại Aptomat có dòng làm việc từ 25 (A) c: Chọn cầu chì: -Cầu chì thiết bị bảo vệ ngắn mạch đơn giản Nó có thể bảo vệ tải cho đường dây, không bảo vệ tải cho các động có dòng điện mở máy q lớn (ví dụ động khơng đờng lờng sóc) Vì vậy, ḿn bảo vệ ngắn mạch q tải cho các động có dòng điện mở máy lớn, ta phải dùng phới hợp cầu chì với Aptomat dòng điện cực đại với khởi động từ có Rơle nhiệt -Phần tử bảo vệ của cầu chì dây chảy, đặc trưng dòng điện định mức 𝐼𝑐𝑐 , nghĩa là dòng điện cực đại lâu dài qua dây chảy mà không làm dây bị cháy đứt Khi chọn cầu chì yêu cầu phải thỏa mãn ba điều kiện: - Dây chảy cầu chì khơng chảy có dòng mở máy chạy qua - Cầu chì cắt phải có tính chọn lọc - Dòng điện dây chảy cầu chì: 𝐼𝑐𝑐 ≥ 𝐼𝑡𝑡 = 15,3 (𝐴) d: Chọn Rơle mạch điều khiển mạch lực: -Đới với u cầu đóng cắt liên tục thời gian ngắn, với tần suất lớn, Role điện từ khơng phù hợp cho mục đích tiếp điểm dạng Chúng em sử dụng Rơle bán dẫn G3NB của Omron có tần sớ đóng cắt lớn ( mạch điều khiển mạch động lực cách ly và đa dạng về nguồn AC/DC để lựa chọn): II Một số khí cụ điện hệ thống Cấu tạo nguyên lý Contactor Nguyên lý hoạt động : -Khi dòng điện chạy qua nam châm điện, từ trường tạo ra, hút lõi di động của contactor Cuộn dây nam châm điện ban đầu 'hút' nhiều dòng hơn, cho đến điện cảm của tăng lõi kim loại vào cuộn dây Tiếp điểm động thúc đẩy lõi di động; lực tạo nam châm điện giữ cho các tiếp điểm di động và cố định với Khi cuộn dây contactor bị cắt điện, trọng lực hay lò xo trả lõi nam châm điện về vị trí ban đầu và mở các tiếp điểm -Đối với các contactor AC, phần nhỏ của lõi bao quanh với cuộn chắn, giúp trì hỗn nhẹ từ thơng lõi của Hiệu là giúp trung bình hóa lực kéo luân phiên của từ trường và ngăn cho lõi khơng kêu ù ù tần số lần tần số lưới điện Cấu tạo bên : Hình ảnh Contactor hãng LS Cấu tạo nguyên lý Role nhiệt: Nguyên lý hoạt động : -Phần tử rơle nhiệt là phiến kim loại kép (bimetal) cấu tạo từ hai kim loại, hệ số giãn nở bé (thường dùng invar có 36% Ni, 64% Fe) hệ số giãn nở lớn (thường là đồng thau hay thép crôm - niken, đồng thau giãn nở gấp 20 lần invar) Hai phiến ghép lại với thành phương pháp cán nóng hàn -Khi đớt nóng dòng I phiến kim loại kép ́n về phía kim loại có hệ sớ giãn nở nhỏ hơn, có thể dùng trực tiếp cho dòng điện qua dây điện trở bao quanh Để độ ́n cong lớn u cầu phiến kim loại phải có chiều dài lớn và mỏng Nếu cần lực đẩy mạnh thì chế tạo phiến rộng, dày và ngắn -Cấu tạo: Hình ảnh Role nhiệt hãng LS Cấu tạo nút nhấn Nút nhấn Cấu tạo Aptomat -Cấu tạo Aptomat : - Phân loại Aptomat: - Aptomat tép - MCB: Bảo vệ tải ngắn mạch MCB viết tắt của cụm từ Miniature Circuit Bkeaker là các thiết bị đóng ngắt loại tép, nhỏ có thể ghép với MCB thường có các thơng sớ sau: Dòng cắt tới đa từ 4.5KA, 6KA, 10KA, 15KA Dòng cắt định mức khơng vượt q 100A, thực tế aptomat có dòng định mức từ 6A đến 63A Số cực 1P, 2P, 3P, 4P Điện áp định mức không vượt 1kV, thực tế thiết bị có điện áp định mức 230V Sớ lần đóng cắt khí cho phép 7.500 đến 10.000 lần - Aptomat khối - MCCB: Bảo vệ tải ngắn mạch MCCB viết tắt của Moulded Case Circuit Bkeaker là thiết bị đóng cắt có vỏ đúc ngun khới gọi tắt là aptomat khới MCCB có các thơng số vượt trội so với MCB vậy giá thành cao hơn: Dòng cắt tới đa từ 7.5KA, 10KA, 18KA, 25KA, 36KA, 50KA, 70KA Dòng cắt định mức có thể lên đến hàng nghìn A, thực tế aptomat có dòng định mức từ 10A đến 1.6kA Số cực 1P, 2P, 3P, 4P Điện áp định mức 415V Sớ lần đóng cắt khí cho phép 10.000 lần Hình ảnh Aptomat hãng LS Cấu tạo nguyên lý hoat động cầu chì - Nguyên lý hoạt động : Cầu chì thực hiện theo nguyên lý tự chảy uốn cong để tách khỏi mạch điện cường độ dòng điện mạch tăng đột biến Để làm điều này, điện trở của chất liệu làm dây cầu chì cần có nhiệt độ nóng chảy, kích thước và thành phần thích hợp - Cấu tạo : Thành phần khơng thể thiếu cầu chì là dây chì mắc nối tiếp với hai đầu dây dẫn mạch điện Vị trí lắp đặt cầu chì là sau nguồn điện tổng và trước các phận của mạch điện, mạng điện cần bảo vệ các thiết bị điện, Các thành phần lại bao gờm: hộp giữ cầu chì, các chấu mắc, nắp cầu chì, v.v thay đổi tùy thuộc vào loại cầu chì mục đích thẩm mỹ - Phân loại : Phân theo môi trường hoạt động Cầu chì cao áp Cầu chì hạ áp Cầu chì nhiệt Phân theo cấu tạo Cầu chì loại hở Cầu chì loại vặn Cầu chì loại hộp Cầu chì ớng Phân theo đặc điểm trực quanCầu chì sứ Cầu chì ớng Cầu chì hộp Cầu chì nở Cầu chì tự rơi Hình ảnh cầu chì CHƯƠNG IV : TỔNG HỢP VÀ HIỆU CHỈNH HỆ THỐNG ĐIỂU KHIỂN VÀ TRANG BỊ ĐIỆN I Các chức phần tử sơ đồ: - Các đầu T, N: Điều khiển việc đóng tiếp điểm chân P1, P2 thực hiện đóng thuận, nghịch cho động - Các đầu V1, V2: Điều khiển việc cấp điện cho các Rơ le V1, V2 Các Rơ le đóng tiếp điểm chân P3, P4 cấp vào biến tần để cho vận tốc V1, V2 tương ứng - Nút X: Dừng hệ thống - Nút mở máy M: Khởi động động và dừng gặp cố - G: báo hệ thớng đóng điện ... nở Cầu chì tự rơi Hình ảnh cầu chì CHƯƠNG IV : TỔNG HỢP VÀ HIỆU CHỈNH HỆ THỐNG ĐIỂU KHIỂN VÀ TRANG BỊ ĐIỆN I Các chức phần tử sơ đồ: - Các đầu T, N: Điều khiển việc đóng tiếp điểm chân... bảng địa vào và sơ đồ đấu dây : CHƯƠNG 4: TỔNG HỢP VÀ HIỆU CHỈNH HỆ THỐNG ĐIỂU KHIỂN VÀ TRANG BỊ ĐIỆN I Các chức của phần tử sơ đồ: CHƯƠNG I : TỔNG QUAN MÁY KHOAN CẦN I Cấu... thì là dòng máy khoan đắt tiền, thường ứng dụng nhu cầu gia công lỗ đa dạng kết hợp CHƯƠNG II : THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN LOGIC VÀ MẠCH ĐỘNG LỰC I Giới thiệu Định nghĩa về Grafcet -Grafcet